Устройство для измерения комплексных сопротивлений с трехэлементной -схемой замещения

 

ОПИСА

Союз Советскии

Социалистических

Республик

148 ll

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 090677 (21) 2493497/18-21 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет—

Опубликовано 25.01.80. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 2 Ы1.80

17/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

621 . 317 .733 (088. 8) (72) Авторы иЗОбрЕтЕния В.В.Гузеев, A.A.Êoëüöoâ и A.А.Тюканин (71) Заявители

Уфимский нефтяной институт и Уфимский авиационный институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ

СОПРОТИВЛЕНИЙ С ТРЕХЭЛЕМЕНТНОП

RLC-CÕEÌ0É ЗАМЕЩЕНИЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении в линейном режиме параметрон объектов, имеющих двухполюсную трехэлементную схему замещения, например, катушек индуктивностей или обмоток трансформаторов с учетом их собственной емкости, а также параметров колебательных контуров с низкой добротностью, когда резонансные методы малоэффективны.

Известен мост, который питают прямоугольными импульсами напряжения и, используя форму импульсов

15 разбаланса, уравновешивают его попеременной регулировкой образцовых элементов плеча сравнения f1 ) .

Недостаток известного устройства заключается в трудности выделения реакции при, уравновешивании на короткие импульсы напряжения питания, введенные для повышения точности.

Известно также устройство, позволяющее в результате последовательных регулировок элементов плеча сравнения принести схему моста для измерения трехэлементных комплексных

:.опротивлений в частотнонезависимое нулевое измерительйое состояние, используя осциллограф и генератор к а чающей с я ча с то ты (2 ), Недостаток этого устройства заключается н следующем.

Установив на генераторе качающейся частоты заданную частоту, начинают уравновешивать мост, манипулируя двумя образцовыми элементами, при нулевом значении сопротивления третьего образцового элемента и отключенной частотной модуляции. Затем, выставив на ранее отключенном магазине какое-то начальное значение соответствующей величины, включают частотную модуляцию и, оперируя попеременно двумя другими образцовыми элементами, приводят мост в наиболее близкое к балансу состояние, наблюдая амплитуду и фазу напряжения небаланса по осциллографу. Аналогичные операции повторяют до получения частотнонеэависимого равновесия.

Процесс уравновешивания в известном устройстве занимает длительное время, поскольку лишь одна нз трех регулировок позволяет однозначно судить о том, приближается ли мост к частотнонезависнмому равновесию или удаляется от него.

711481

Максимально сократить время измер ения позволяет раздельное уравнове шивание. В известном устройстве раздельное уравновешивание отсутствует °

Цель изобретения — сокрашение времени и повышение точности измерения параметров объектов, имеюших трехэлементную RLC-схему замещения, в виде последовательно соединенных сопротивлений и индуктивности и параллельно им подключенной емкости .

Это достигается тем, что в устройство для измерения комплексных сопротивлений с трехэлементной схемой замещения, содержашее мост, измерительное плечо и плечо сравнения которого образованы соответственно объектом измерения и двумя образцовыми резисторами и образцовым регулируемым конденсатором, источник питания и осциллограф, включенный в измерительную диагональ моста, введены амплитудный ограничитель, трансформатор напряжения, избирательный нуль индикатрр и дополнительные образцовые регулируемые рвэистор и конденсатор, при этом источник питания через амплитудный ограничитель подключен к первичной обмотке трансформатора напряжения, вторичные обмотки которого образуют два других плеча моста, избирательный нуль-индикатор включен параллельно осциллографу, а образцовый регулируемый конденсатор и параллельно ему включенный Т-образный четырехполюсник, образованный двумя последовательно соединенными образцовыми резисторами и параллельно соединенными образцовыми регулируемыми резистором .. и конденсатором, включены в плечо сравнения.

На фиг.1 изображена схема предложенного устройства; а на фиг.2— осциллограммы напряжений.

Устройство содержит источник 1 питания (генератор гармонических колебаний); амплитудный ограничитель 2 трехобмоточный трансформатор

3 с тесной индуктивной связью между обмотками, питающими плечи сравнения моста, объект 4 измерения с пара метрами С4., R4 L4, образцовые регулируемые конденсаторы 5, 6 с емкостями С, Сб, образцовые резисторы

7 8 с сопротивлениями RT u R, обраэ1«овый регулируемый резистор 9 с сопротивлением Rg; избирательный нуль-1индикатор 10 осциллограф равновесия 11.

Частотнонезависимое равновесие измерительного моста наступит, когда будут выполнены равенства:

С = С (1)

4 7 (Rq (2)

1 4 RT Rg «-б (3)

Перед началом уровновешивания отключают элементы 9 и 6 и выстав,ляют наибольшее 1или наименьшее) зна чение емкости. Осциллограмма питающего напряжения и сигнала раз баланса, соответствуксцие началу уравновешивания показаны на фиг.2 а,б.

Изменяя емкость С, компенсируют емкостную составляющую тока в измерительной диагонали. Осциллограммы, соответствукяцие моменту выполнения равенства (1) для различных доброт- . ностей измеряемой катушки индуктивности (.= 0,6; 1,5:5) приведены

«() на фиг.2 в,г,д. Таким образом, на первом этапе уравновешивания устраняется дифференцируюшее действие емкости и выполняется интегрирование входного сигнала, причем чем меньше сопротивление потерь катушки, тем более четко обнаруживается конец операции.

Вторая операция уравновешивания начинается с изменения сопротивления резистора 9 от его нулевого значения до момента, компенсации активной составляю.-«ed тока в измерительной диагонали. Форма сигнала разбаланса на осциллографе в начале уравновешивания и в конце при выполнении равенства (2) показана соответственно на фиг.2 е,ж.

Третья операция уравновешивания осуществляется изменением емкости Сь от нулевого значения до момента выполнения равенства (3) . В этом случае форма колебания на осциллографе изменяется лиаь эа счет уменьшения амплитуды сигнала. Конец регулировки иллюстрирует осциллограмма на фиг.2,3.

После трех раздельных операций достигается грубый результат с двумя или тремя (в зависимости от величины абсолютного значения измеряемого параметра) достоверными цифрами на образцовых магазинах. Для обеспечения более глубокого.равновесия и следовательно более высокой точности необходимы еще три операции в укаэанном выше порядке. В качестве нуль-индикатора при этом используется высокочувствительный избирательный индикатор, например, Ф 51 0, настроенный на заданную частоту измерения.

Уход в сторону частотнозависимого равновесия сопровождается сильным искажением формы кривой и контролируется по широкополосному устройству — осциллографу (фиг,.2, и) .

Эксперимент показал, что после отключения ограничителя, т.е. при питании моста синусоидальным напряжением (измерения производились на частоте 1000 Гц, равновесие моста не нарушается. Следовательно значения

60 R L С объекта измерены на заданной частоте. Как видно, предложенное устройство позволяет раздельно уравновешивать и измерять параметры трехэлементной RLC-схемы замещения при

65 минимальном времени, характерном

711481

Формула изобретения

Тираж 1019 Подписное

ILHHHIIH Заказ 9002/32

Филиал II@I! Патент . r Ужгород, ул, Проектная,4 для процессов раздельного уравновешивания.

Устройство для измерения комплекс-, а ных сопротивлений с трехзлемэнтной схемой замещения, содержащее мост, измерительное плечо и плечо срав нения которого образованы соответственно объектом измерения и двумя образцовыми резисторами и образцовым регулируемым конденсатором, источник питания и осциллограф, включенный в измерительную диагональ моста, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени и повышения точноФ ти измерения, в него введены амплитудный ограничитель, трансформатор напряжения, избирательный нуль-индикатор и дополнительные образцовые регулируемые резистор и конденсатор, 20 при этом источник питания через амплитудный ограничитель подключен к первичной обмотке трансформатора напряжения, вторичные обмотки которого образуют два других плеча моста, избирательный нуль-индикатор включен параллельно осциллографу, а образцовый регулируемый конденсатор и параллельно ему включенный Т-образный четырехпо посник, образованный двумя последовательно соединенными образцовыми резисторами и параллельно соединенными образцовыми регулируемыми резистором и конденсатором, включены в плечо сравнения.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9344367, кл. G 01 R 17/10, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9158627, кл, G 01 R 17/10, 1962.